JPS5986221A - Mask alignment employing special reference mark - Google Patents

Mask alignment employing special reference mark

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JPS5986221A
JPS5986221A JP58183016A JP18301683A JPS5986221A JP S5986221 A JPS5986221 A JP S5986221A JP 58183016 A JP58183016 A JP 58183016A JP 18301683 A JP18301683 A JP 18301683A JP S5986221 A JPS5986221 A JP S5986221A
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JP
Japan
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reference mark
mask
alignment
mask alignment
exposure
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JP58183016A
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Hiroshi Nishizuka
西塚 弘
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Hitachi Ltd
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
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    • GPHYSICS
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    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a reference mark for mask alignment which minimizes the time required for pre-exposure, by employing a pattern formed by arranging sets of a multiplicity of small patterns. CONSTITUTION:A reference mark 5 for mask alignment is constituted by a pattern formed by arranging at a spacing of 2mum squares 6 each having a side which is, for example, 5mum long. The reference mark 5 is only required to have dimensions such as those described above by which it is possible to obtain a detected signal level similar to that obtained by a conventional reference mark 4 for mask alignment. The reference mark 5 is constituted by a pattern formed by arranging spaced minute square marks 6 (square emulsion thin films, or square thin films which prevent any exposure irradiation ray from passing therethrough, such as chromium thin films, formed on the glass substrate surface).

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アライメント用の特殊な基準マークを用いた
マスクのアライメント方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for aligning a mask using special fiducial marks for alignment.

IC,LSIなどの半導体装置の製造においては、ホト
エツチングの技術を応用して微細なパターンを半導体ウ
ェーハ表面に形成しているが、最近の傾向であるパター
ンの微細化やウェーハサイズの大形化などにともない、
パターン焼付は技術も一段と高度なものが要求されるよ
うになってきている。これに対して、パターン焼付けに
使用されるアライナ−も種々のものがあるが、装置と1
5での操作性がよく、とくにマスクとウエーノ九の位置
合せ(アライメント)が容易であることが要求されてい
る。
In the manufacture of semiconductor devices such as ICs and LSIs, photoetching technology is applied to form fine patterns on the surface of semiconductor wafers, but recent trends such as miniaturization of patterns and enlargement of wafer sizes Accordingly,
Pattern printing is increasingly requiring more advanced technology. On the other hand, there are various types of aligners used for pattern printing.
5 is required to have good operability, and in particular, to be easy to align the mask and Ueno-9.

マスクとウェーハのアライメントには、ウェーハ上に設
けた特殊なマークに対し、マスク上の特殊マークを合わ
せるように自動制御する方法を用い、マスクとウェーハ
のアライメント操作を正確にかつ容易にしたオートアラ
イメント装置が考えられる。
For mask and wafer alignment, we use an automatic control method that automatically aligns special marks on the mask with special marks provided on the wafer, making the process of aligning the mask and wafer accurate and easy. A device can be considered.

しかしながら、この種の特殊マークは、第1図〜第2図
に示すように、ウェーハ1のアライメント用基準マーク
2に対してマスク3のアライメント用基準マーク4を図
示するような形状のものを用いているために、ウェーハ
のセツティングのとぎに予備露光をして基準マークの部
分のフォトレジストを硬化する際(この部分のフォトレ
ジストを硬化しておくことにより、ウェーハのアライメ
ント用基準マークは全工程にわたり1組だけ設けておけ
ばよい)、マスクのアライメント用基準マーク下の7オ
トレジストを完全に露光するには、長時間を必要として
いた。これは、そのような形状のマスクのアライメント
用基準マークでは、露光用の紫外線がマスクのアライメ
ント用基準マーク下のフォトレジスト面に回折して照射
する量が少ないことより、このフォトレジスト面を完全
に露光するための照射量を得ることは露光時間を長くと
る必要があることに起因している。
However, as shown in FIGS. 1 and 2, this type of special mark uses a shape that shows the alignment reference mark 4 of the mask 3 relative to the alignment reference mark 2 of the wafer 1. Therefore, when pre-exposure is performed after setting the wafer to harden the photoresist in the fiducial mark area (by curing the photoresist in this area, the entire fiducial mark for alignment on the wafer is cured). (only one set needs to be provided throughout the process), it takes a long time to completely expose the seven photoresists under the alignment reference marks on the mask. This is because with such a shaped mask alignment reference mark, the amount of exposure ultraviolet rays diffracted and irradiated onto the photoresist surface under the mask alignment reference mark is small. This is due to the fact that it is necessary to take a long exposure time to obtain the irradiation amount for exposure.

それゆえ本発明の目的は、予備露光時間を可及的に小さ
くできるようなマスクのアライメント用基準マークを提
供すること及びそれを用いたマスクアライメント方法を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a reference mark for mask alignment that can reduce the pre-exposure time as much as possible, and to provide a mask alignment method using the reference mark.

このような目的を達成するために本発明においては、数
多くの四辺形の小パターンを集合配列して構成されたパ
ターン及びそれを用いてマスクアライメントするもので
ある。
In order to achieve such an object, the present invention uses a pattern formed by arranging a large number of small quadrilateral patterns and performs mask alignment using the pattern.

以下、本発明にかかる実施例を用いて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained using examples.

第3図は1本発明の一実施例であるマスクのアライメン
ト用基準マークを示す拡大図である。同図において、5
は、本発明にかかるマスクのアライメント用基準マーク
であり、1辺が5μmの正方形6を2μmの離間距離を
もって配列したパターンとしたものである。このアライ
メント用基準マーク50寸法については、正方形の一辺
が5μmに対し、その離間距離を2μmとするように、
従来のマスクのアライメント用基準マーク4と同様の検
出信号レベルが得られるものであればよい。
FIG. 3 is an enlarged view showing a mask alignment reference mark according to an embodiment of the present invention. In the same figure, 5
1 is a reference mark for mask alignment according to the present invention, which has a pattern in which squares 6 each having a side of 5 μm are arranged at a distance of 2 μm. Regarding the dimensions of this alignment reference mark 50, one side of the square is 5 μm, and the distance between them is 2 μm.
Any material that can obtain the same detection signal level as the alignment reference mark 4 of a conventional mask may be used.

本発明にかかるマスクのアライメント用基準マーク5は
、正方形6の微小マーク(ガラス基板表面に形成した正
方形のエマルジョン薄膜あるいはクロム薄膜等の露光用
照射線を透過しないような薄膜)をたがいに離間して配
列したパターンのものである。そのため、ウェーハとマ
スクとをアラ・イメントする場合において、マスクのア
ライメント用基準マーク5下のフォトレジスト(すなわ
ち、ウェーハのアライメント用基準マーク近傍上のフォ
トレジスト)を予備露光する際、マスクを通過した露光
用照射線がマスクのアライメント用基準マーク5におけ
る正方形6の四辺よりすべて回折してフォトレジスト表
面を露光する。したがって、マスクのアライメント用基
準マーク5下のフォトレジストには、予備露光用照射線
が十分に照射するようになるために、短時間において、
」1記領域のフォトレジストを十分露光することができ
、従来の予備露光時間に比して半分以下の時間で、ウェ
ーハのアライメント用基準マーク近傍」:のフォトレジ
ストを完全に露光して硬化することができる。
The reference mark 5 for alignment of a mask according to the present invention has square minute marks 6 (a square emulsion thin film formed on the surface of a glass substrate or a thin film such as a chrome thin film that does not transmit exposure radiation) spaced apart from each other. This is a pattern that is arranged as follows. Therefore, when aligning a wafer and a mask, when pre-exposing the photoresist under the alignment reference mark 5 of the mask (that is, the photoresist near the alignment reference mark of the wafer), it is necessary to The exposure radiation beam is diffracted from all four sides of the square 6 in the alignment reference mark 5 of the mask to expose the photoresist surface. Therefore, the photoresist under the alignment reference mark 5 of the mask is sufficiently irradiated with the preliminary exposure radiation, so that
The photoresist in the area 1 can be fully exposed to light, and the photoresist in the vicinity of the wafer alignment reference mark can be completely exposed and cured in less than half the time compared to the conventional pre-exposure time. be able to.

第5図に示すものは、本発明の他の実施例であるマスク
のアライメント用基準マーク7である。
What is shown in FIG. 5 is a mask alignment reference mark 7 which is another embodiment of the present invention.

これは、−辺が5μmの正方形8を対角線にそって配列
したパターンのものである。本実施例のマスクアライメ
ント用基準マーク7は、図面よりあきらかのように、従
来のものに比してアライメント用基準マーク70周辺長
が長くなり、予備露光用照射線が回折してフォトレジス
トに照射する量が大になるために、前述したマスクのア
ライメント用基準マーク5と同様な短い露光時間で予備
露光できフォトレジストを完全に硬化することができる
This is a pattern in which squares 8 each having a negative side of 5 μm are arranged diagonally. As is clear from the drawing, the mask alignment reference mark 7 of this embodiment has a longer peripheral length than the conventional one, and the pre-exposure radiation is diffracted and irradiated onto the photoresist. Since the amount of exposure is large, preliminary exposure can be performed in a short exposure time similar to the alignment reference mark 5 of the mask described above, and the photoresist can be completely cured.

本発明は、上述したように、マスクのアライメント用基
準マークの形状を予備露光用照射線が可及的に回折され
やすいパターンとして(するために。
As described above, the present invention aims to shape the alignment reference mark of the mask into a pattern in which the pre-exposure radiation is as easily diffracted as possible.

予備露光時間を従来の半分以下に短縮することができる
。その1こめ、ウエーノ\にマスクをアライメントする
時間が可及的に小さくなると共にオートアライメントが
正確にかつ短時間に行なえることより、省力化ができ、
アライメント作業時間の短縮並びにウエーノ・のアライ
メント用基準マークを損傷することなく数多くのアライ
メント操作に同一のウエーノ・のアライメント基準マー
クを使用できる。
Pre-exposure time can be reduced to less than half of the conventional time. First, the time it takes to align the mask to Ueno\ is minimized, and auto-alignment can be performed accurately and in a short time, saving labor.
The alignment work time can be shortened and the same alignment reference mark can be used for many alignment operations without damaging the alignment reference mark.

本発明にかかるマスクのアライメント用基準マ−クは、
上述した実施例に限定されることなく、四辺形を種々の
位相をもって配列したパターンとすることにより種々の
態様のマスクのアライメント用基準マークに適用できる
The mask alignment reference mark according to the present invention is
The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be applied to various types of mask alignment reference marks by forming patterns in which quadrilaterals are arranged with various phases.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、ウェーハのアライメント用基準マークを示す
図、第2図は、マスクのアライメント用基準マークの一
例を示す図、第3図〜第4図は、本発明のそれぞれの実
施例であるマスクのアライメント用基準マークを示す図
である。 1・・・半導体ウェーハ、2・・・ウェーハのアライメ
ント用基準マーク、3・・・従来のマスク、4・・・従
来のマスクのアライメント用基準マーク、5.7・・・
本発明にかかるマスクのアライメント用基準マーク。
FIG. 1 is a diagram showing a reference mark for alignment of a wafer, FIG. 2 is a diagram showing an example of a reference mark for alignment of a mask, and FIGS. 3 to 4 are respective examples of the present invention. It is a figure which shows the reference mark for alignment of a mask. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor wafer, 2... Wafer alignment reference mark, 3... Conventional mask, 4... Conventional mask alignment reference mark, 5.7...
A reference mark for mask alignment according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、第1の位置合せ用マークを有するウェーハの上記第
1位置合せ用マークと対応されるべき第2位置合せ用マ
ークを有するマスクを用い、フォトレジスト膜が形成さ
れた状態の上記ウェーハ面にそれと離間して上記マスク
を配置し上記マスクを介して上記第1の位置合せ用マー
ク上のフォトレジスト膜を予備露光し、上記第1と第2
の位置合せ用マークを位置合せした状態で上記マスクを
介して上記フォトレジスト膜を露光するアライメント方
式であって、上記第2の位置合せ用マークが小パターン
を規則的に複数個配列し1こパターンから構成されてな
ることを特徴とするマスクのアライメント方法。
1. Using a mask having a second alignment mark to correspond to the first alignment mark of the wafer having the first alignment mark, apply a mask to the wafer surface on which a photoresist film has been formed. The photoresist film on the first alignment mark is preliminarily exposed through the mask, and the photoresist film on the first and second alignment marks is placed apart from the photoresist film.
This is an alignment method in which the photoresist film is exposed through the mask while the second alignment mark is aligned, and the second alignment mark is formed by regularly arranging a plurality of small patterns. A mask alignment method characterized in that it is composed of a pattern.
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